在微服務架構中，容器化技術是不可或缺的一環。本文將詳細介紹如何利用 Docker 封裝微服務，並釋出至私有容器註冊中心，最後佈署至 Kubernetes 叢集。此流程確保了微服務在不同環境的一致性，並簡化了佈署和管理的複雜度。我們會從 Dockerfile 的撰寫開始，逐步說明如何構建映像、推播至私有倉函式庫，以及最終在 Kubernetes 叢集中執行微服務。
Docker Hub
Docker Hub 是一個公共的 Docker 映像倉函式庫，開發人員可以在其中分享和下載 Docker 映像。開發人員可以將自己的映像推播到 Docker Hub，然後其他開發人員可以從中下載和使用。
私有 Docker 登入函式庫
除了 Docker Hub 之外，開發人員還可以建立私有的 Docker 登入函式庫。私有登入函式庫可以用於儲存和管理企業內部的 Docker 映像，確保映像的安全性和可控性。
Instantiating 容器
Instantiating 容器是指從 Docker 映像中建立一個新的容器例項。這個過程涉及到下載映像、建立容器組態和啟動容器。
測試容器
測試容器是指驗證容器是否正常執行和提供預期的功能。開發人員可以使用 Docker 提供的工具和命令來測試容器，確保容器符合預期的要求。
容器化技術概述
在微服務架構中，容器化技術扮演著重要角色。Docker 是一種流行的容器化工具，版本 24.0.5。它允許我們封裝、釋出和測試微服務。
什麼是容器？
從更正式的角度來看，容器提供了一種虛擬化作業系統和硬體的方式。這使我們可以抽象（或虛擬化）由微服務所需的資源。容器提供了一種方法來分割單一電腦上的資源，使得我們可以在多個服務之間分享這些資源。容器是現代技術之一，幫助使執行微服務變得更加划算。
容器與虛擬機器的比較
容器通常與虛擬機器（VM）進行比較。兩者都允許我們隔離微服務，以防止它們相互幹擾。在容器被發明之前，我們在虛擬機器中執行服務，今天我們仍然可以根據需要選擇這種方法。圖 3.1 比較了虛擬機器和容器，以便您可以視覺化差異。
如圖 3.1 所示，虛擬機器比容器更重。虛擬機器包含其作業系統的完整副本，該作業系統在完全虛擬化的硬體上執行。另一方面，容器虛擬化作業系統和硬體。因此，容器更小，做的工作更少，這使得計算資源的使用更加高效。
什麼是映像？
如您所知，映像是某物的快照，但“映像”一詞在許多不同的情境中使用。我們可能正在談論一張照片，也可能正在談論虛擬機器硬碟的快照。在本章中，我們正在談論 Docker 映像。
最終，我們將在 Kubernetes 叢集上執行許多容器。但現在，我們的目標是例項化單個容器來宿主我們在前一章建立的影片串流媒體微服務。
內容解密：
上述內容介紹了容器化技術和 Docker 的基本概念。透過使用 Docker，我們可以封裝和佈署微服務，並確保它們之間的隔離和高效使用計算資源。瞭解容器和虛擬機器之間的差異以及 Docker 映像的概念對於構建和管理微服務架構至關重要。
flowchart TD
A[物理硬體] --> B[主機作業系統]
B --> C[虛擬機器]
C --> D[微服務]
D --> E[虛擬作業系統]
E --> F[容器]
F --> G[微服務]
圖表翻譯：
此圖表示了物理硬體、主機作業系統、虛擬機器、微服務、虛擬作業系統和容器之間的關係。它展示瞭如何使用虛擬化技術將物理硬體抽象化並建立多個虛擬環境以執行不同的微服務。這種方法使得資源的使用更加高效，並提供了一種管理複雜系統的方法。
虛擬作業系統的優勢
虛擬作業系統（Virtual Operating System）是一種軟體層面的虛擬化技術，允許在單一物理機器上執行多個虛擬機器（Virtual Machine, VM）或容器（Container）。這種技術可以更有效地利用系統資源，提高效率和彈性。
虛擬機器與容器的比較
虛擬機器是一種相對重量級的虛擬化解決方案，它需要模擬整個硬體環境，包括CPU、記憶體、儲存裝置等。每個虛擬機器都需要有一個完整的作業系統，這使得虛擬機器的啟動和執行相對較慢，且需要更多的系統資源。
另一方面，容器是一種更輕量級的虛擬化技術。容器分享同一個作業系統核心，不需要模擬硬體環境，因此啟動和執行速度更快，所需資源也更少。這使得容器特別適合於微服務架構的應用，因為它們可以快速啟動和停止，從而提高了整體系統的效率和可擴充套件性。
執行微服務的選擇
微服務是一種軟體開發技術，它將應用程式分解為多個小型、獨立的服務。每個服務負責特定的業務邏輯，並且可以獨立開發、佈署和維護。執行微服務可以選擇在虛擬機器或容器上進行。
- 虛擬機器：如果需要一個完全隔離的環境，或者需要執行不同的作業系統，虛擬機器可能是一個更好的選擇。但是，虛擬機器的重量級特性可能會導致效率和成本的增加。
- 容器：如果需要快速佈署和啟動，且不需要完全隔離的環境，容器可能是一個更好的選擇。容器可以提供更好的效率和可擴充套件性，但是它們分享同一個作業系統核心，因此可能存在一定的安全風險。
虛擬化技術的架構
虛擬化技術的架構通常包括以下幾個層次：
- 物理硬體：這是最底層的硬體環境，包括伺服器、儲存裝置、網路裝置等。
- 宿主作業系統：這是安裝在物理硬體上的作業系統，它負責管理硬體資源和提供虛擬化環境。
- 虛擬化軟體：這是一層軟體層，負責建立和管理虛擬機器或容器。
- 虛擬機器或容器：這是執行在虛擬化軟體上的虛擬環境，每個虛擬機器或容器都可以執行自己的作業系統和應用程式。
- 微服務：這是執行在虛擬機器或容器上的應用程式，每個微服務負責特定的業務邏輯。
微服務容器化
在微服務架構中，容器化是一種將應用程式封裝成容器的過程，使其可以在不同環境中輕鬆佈署和管理。容器化技術可以幫助我們實作微服務的隔離、可擴充套件性和高用性。
容器化的優點
容器化具有以下優點：
- 輕量級：容器比傳統的虛擬機器更輕量級，因為它們不需要建立完整的虛擬機器。
- 隔離：容器提供了行程間的隔離，確保每個容器都有自己的檔案系統、網路堆積疊和行程空間。
- 可擴充套件性：容器可以輕鬆地啟動和停止，從而實作應用程式的快速擴充套件和收縮。
- 高用性：容器可以在多個主機上啟動，從而實作應用程式的高用性。
Docker 的優點
Docker 是一種流行的容器化技術，它具有以下優點：
- 易於使用：Docker 提供了一個簡單易用的命令列介面，讓使用者可以輕鬆地建立、啟動和管理容器。
- 高效能：Docker 容器比傳統的虛擬機器具有更高的效能，因為它們不需要建立完整的虛擬機器。
- 廣泛支援：Docker 支援多種作業系統和架構，包括 Linux、Windows 和 macOS。
微服務容器化的流程
微服務容器化的流程如下：
- 建立 Docker 映像：建立一個包含微服務程式碼、依賴項和資源的 Docker 映像。
- 啟動容器：從 Docker 映像啟動一個容器，該容器包含了微服務的所有依賴項和資源。
- 管理容器：使用 Docker CLI 或其他工具管理容器，包括啟動、停止和刪除容器。
內容解密
在上述內容中，我們討論了微服務容器化的優點、Docker 的優點和微服務容器化的流程。透過使用 Docker 等容器化技術，可以實作微服務的隔離、可擴充套件性和高用性。同時，Docker 的易於使用、高效能和廣泛支援使其成為了一種流行的容器化技術。
圖表翻譯
下圖展示了微服務容器化的流程：
flowchart TD
A[建立 Docker 映像] --> B[啟動容器]
B --> C[管理容器]
C --> D[實作微服務架構]
在這個流程中，建立 Docker 映像是第一步，接著是啟動容器，然後是管理容器，最終實作微服務架構。
微服務容器化與Docker
什麼是Docker？
Docker是一種容器化技術，允許開發人員封裝、釋出和執行應用程式於容器中。容器是輕量級的虛擬化環境，提供了一個隔離的空間來執行應用程式。
為什麼需要Docker？
Docker提供了一種標準化的方式來封裝和釋出應用程式，使得開發人員可以輕鬆地在不同的環境中佈署和執行應用程式。Docker還提供了一種隔離的環境，讓開發人員可以在不影響主機系統的情況下測試和執行應用程式。
Docker的工作原理
Docker使用了一種叫做容器的概念來隔離應用程式。容器是輕量級的虛擬化環境，提供了一個隔離的空間來執行應用程式。當你建立一個Docker容器時，Docker會建立一個新的隔離環境，並將你的應用程式和其依賴項複製到該環境中。
如何使用Docker
要使用Docker，你需要先安裝Docker引擎，然後建立一個Docker容器。建立容器後，你可以將你的應用程式和其依賴項複製到容器中，並執行應用程式。
Docker的優點
- 輕量級: Docker容器比傳統虛擬機器更輕量級，啟動速度更快。
- 隔離: Docker容器提供了一個隔離的環境，讓開發人員可以在不影響主機系統的情況下測試和執行應用程式。
- 標準化: Docker提供了一種標準化的方式來封裝和釋出應用程式，使得開發人員可以輕鬆地在不同的環境中佈署和執行應用程式。
Docker的應用場景
- Web開發: Docker可以用於Web開發，讓開發人員可以在本地測試和執行Web應用程式。
- 雲端運算: Docker可以用於雲端運算，讓開發人員可以在雲端環境中佈署和執行應用程式。
- DevOps: Docker可以用於DevOps，讓開發人員可以在不影響主機系統的情況下測試和執行應用程式。
圖表翻譯：
上述Mermaid圖表展示了Docker的工作原理。首先，建立一個Docker容器，然後將應用程式和其依賴項複製到容器中。最後，執行應用程式並取得結果。這個過程展示了Docker如何提供了一個隔離的環境來執行應用程式。
微服務封裝與發布
在本章中，我們將學習如何封裝和發布微服務。在未來的章節中，我們將佈署微服務到雲端的Kubernetes叢集中。
私有容器註冊中心
為了發布微服務，我們需要將Docker映像檔推播到私有的容器註冊中心。這樣，我們就可以在雲端儲存和管理微服務的不同版本。
Docker映像檔
我們首先需要建立Docker映像檔，然後將其推播到私有的容器註冊中心。這樣，我們就可以在Kubernetes叢集中佈署微服務。
Kubernetes叢集
在Kubernetes叢集中，我們可以佈署多個容器， 每個容器都包含一個微服務。這樣，我們就可以輕鬆地擴充套件和管理微服務。
發布映像檔
在佈署微服務之前，我們需要將映像檔發布到雲端。這樣，我們就可以在生產環境中佈署微服務。
內容解密：
// 封裝微服務
const microservice = {
name: 'my-microservice',
version: '1.0.0',
dependencies: {
//...
}
};
// 建立Docker映像檔
const dockerImage = {
name: 'my-microservice-image',
version: '1.0.0',
baseImage: 'node:14',
dependencies: {
//...
}
};
// 推播Docker映像檔到私有的容器註冊中心
const registry = {
url: 'https://my-registry.com',
username: 'my-username',
password: 'my-password'
};
// 佈署微服務到Kubernetes叢集
const kubernetes = {
cluster: 'my-cluster',
namespace: 'my-namespace',
deployment: 'my-deployment'
};
圖表翻譯：
flowchart TD
A[封裝微服務] --> B[建立Docker映像檔]
B --> C[推播Docker映像檔到私有的容器註冊中心]
C --> D[佈署微服務到Kubernetes叢集]
在上面的流程圖中，我們可以看到封裝微服務、建立Docker映像檔、推播Docker映像檔到私有的容器註冊中心以及佈署微服務到Kubernetes叢集的流程。這樣，我們就可以輕鬆地管理和佈署微服務。
微服務容器化與私有容器註冊中心
為了將微服務佈署到雲端環境，我們需要將其封裝成Docker映像。這個過程涉及到將微服務的程式碼、相依的函式庫和執行環境封裝成一個可執行的容器。透過這種方式，我們可以確保微服務在不同的環境中保持一致的行為和效能。
封裝微服務為Docker映像
首先，我們需要建立一個Dockerfile，它定義瞭如何構建我們的微服務映像。這個檔案包含了安裝相依函式庫、複製程式碼到映像中以及設定執行環境等指令。以下是一個簡單的範例：
FROM node:14
# 設定工作目錄
WORKDIR /app
# 複製 package*.json 到工作目錄
COPY package*.json./
# 安裝相依函式庫
RUN npm install
# 複製程式碼到工作目錄
COPY..
# 設定執行命令
CMD [ "node", "app.js" ]
接下來，我們可以使用docker build命令來構建微服務的Docker映像：
docker build -t my-microservice.
釋出Docker映像到私有容器註冊中心
構建好映像後，我們需要將其釋出到私有容器註冊中心，以便在雲端環境中佈署。這個過程涉及到將映像推播到註冊中心，以及設定合適的標籤和描述。
docker tag my-microservice:latest <私有註冊中心URL>/my-microservice:latest
docker push <私有註冊中心URL>/my-microservice:latest
在容器中執行微服務
現在，我們可以使用docker run命令來執行微服務容器：
docker run -p 3000:3000 <私有註冊中心URL>/my-microservice:latest
這樣，微服務就會在容器中執行，並對外暴露3000連線埠。
圖表翻譯：
graph LR
A[Dockerfile] -->|構建|> B[Docker映像]
B -->|釋出|> C[私有容器註冊中心]
C -->|下載|> D[雲端環境]
D -->|執行|> E[微服務容器]
這個流程圖展示了從構建Docker映像到執行微服務容器的整個過程。每一步驟都對應到特定的動作，從構建和釋出映像，到下載和執行容器。
使用Docker封裝微服務
在上一章中，我們已經成功地建立了一個微服務。現在，我們需要將其封裝成一個Docker映像，以便於佈署。Docker是一種容器化技術，允許我們將應用程式及其依賴項封裝成一個單獨的容器，從而使得佈署和管理更加簡單。
安裝Docker
要使用Docker，首先需要安裝Docker Desktop。您可以在Docker官網上找到下載連結，並按照指示安裝Docker Desktop。
Windows使用者
如果您是Windows使用者，需要先安裝WSL2（Windows Subsystem for Linux 2），然後才能安裝Docker Desktop。WSL2是一個允許您在Windows上執行Linux的子系統。
驗證Docker安裝
安裝完成後，您可以使用以下命令驗證Docker是否安裝成功：
docker --version
如果您看到類別似於以下的輸出，則表示Docker已經安裝成功：
Docker version 24.0.5, build ced0996
建立Dockerfile
要封裝微服務，需要建立一個Dockerfile。Dockerfile是一個文字檔案，包含了建立Docker映像的指令。您可以在專案根目錄下建立一個名為Dockerfile的檔案。
以下是Dockerfile的內容：
FROM node:14
WORKDIR /app
COPY package*.json./
RUN npm install
COPY..
RUN npm run build
EXPOSE 3000
CMD [ "npm", "start" ]
這個Dockerfile指令如下：
FROM node:14：使用Node.js 14作為基礎映像。WORKDIR /app：設定工作目錄為/app。COPY package*.json./：複製package.json檔案到工作目錄。RUN npm install：安裝依賴項。COPY..：複製專案程式碼到工作目錄。RUN npm run build：構建專案。EXPOSE 3000：暴露3000連線埠。CMD [ "npm", "start" ]：設定預設命令為npm start。
封裝微服務
建立完成Dockerfile後，可以使用以下命令封裝微服務：
docker build -t my-microservice.
這個命令會建立一個名為my-microservice的Docker映像。
測試Docker映像
封裝完成後，可以使用以下命令測試Docker映像：
docker run -p 3000:3000 my-microservice
這個命令會啟動一個容器，並將3000連線埠對映到宿主機的3000連線埠。
圖表翻譯：
以下是 Dockerfile 的 Mermaid 圖表：
graph LR
A[FROM node:14] --> B[WORKDIR /app]
B --> C[COPY package*.json./]
C --> D[RUN npm install]
D --> E[COPY..]
E --> F[RUN npm run build]
F --> G[EXPOSE 3000]
G --> H[CMD [ "npm", "start" ]]
這個圖表展示了 Dockerfile 的指令流程。
封裝微服務
在封裝微服務的過程中，我們需要建立一個 Dockerfile 來定義如何構建我們的 Docker 映像。 Dockerfile 是一個文字檔案，包含了一系列的指令，告訴 Docker 如何構建我們的映像。
Dockerfile 的位置
Dockerfile 應該放在專案的根目錄下，這樣 Docker 就可以找到它並使用它來構建映像。
封裝微服務的步驟
以下是封裝微服務的步驟：
- 建立一個新的目錄，並在其中建立一個名為
Dockerfile的檔案。 - 在
Dockerfile中，指定基礎映像，例如node:18.17.1。 - 設定工作目錄，例如
/usr/src/app。 - 複製
package*.json檔案到工作目錄下。 - 執行
npm ci --omit=dev來安裝依賴項。 - 複製
src目錄和videos目錄到工作目錄下。 - 指定啟動命令，例如
npm start。
Dockerfile 範例
以下是 Dockerfile 的範例：
FROM node:18.17.1
WORKDIR /usr/src/app
COPY package*.json./
RUN npm ci --omit=dev
COPY./src./src
COPY./videos./videos
CMD npm start
這個 Dockerfile 將會建立一個包含 Node.js 專案的 Docker 映像，並將 src 目錄和 videos 目錄複製到映像中。
Docker 映像
Docker 映像是 Docker 容器的基礎。它包含了應用程式的所有程式碼、依賴項和設定。當我們建立一個 Docker 映像時，我們可以使用它來啟動多個容器，每個容器都是映像的一個例項。
Node.js 專案
在這個範例中，我們使用 Node.js 專案作為示範。 Node.js 是一個根據 Chrome V8 引擎的 JavaScript 執行環境，它允許開發者使用 JavaScript 來建立伺服器端應用程式。
從技術架構視角來看，微服務的容器化和映象釋出是建構現代化應用程式的關鍵步驟。本文深入探討瞭如何利用 Docker 封裝微服務，並藉由私有容器倉函式庫實作版本控制和佈署。分析 Dockerfile 的編寫、映象構建和釋出流程，可以發現容器化技術有效隔離了應用程式及其依賴項，簡化了佈署流程，並提升了應用程式的可攜性。然而，私有倉函式庫的管理和安全性維護也帶來了額外的挑戰。展望未來，隨著容器協調技術的發展，微服務的自動化佈署和擴充套件將更加便捷。玄貓認為，掌握 Docker 等容器化技術對於提升軟體交付效率至關重要，開發團隊應積極探索並將其整合至現有的開發流程中，以充分發揮其優勢。
